Los exoplanetas de masa de Neptuno como el que se muestra en la interpretación de este artista pueden ser los más comunes en las regiones heladas de los sistemas planetarios. Más allá de cierta distancia de una estrella joven, el agua y otras sustancias permanecen congeladas, dando lugar a una abundante población de objetos helados que pueden colisionar y formar los núcleos de nuevos planetas. En primer plano un cuerpo helado que queda de este período pasa a la deriva por el planeta. Crédito:NASA / Goddard / Francis Reddy
Un nuevo estudio estadístico de planetas encontrado por una técnica llamada microlente gravitacional sugiere que los mundos de masa de Neptuno son probablemente el tipo de planeta más común que se forma en los helados reinos exteriores de los sistemas planetarios. El estudio proporciona la primera indicación de los tipos de planetas que esperan ser encontrados lejos de una estrella anfitriona. donde los científicos sospechan que los planetas se forman de manera más eficiente.
"Hemos encontrado el punto óptimo aparente en los tamaños de los planetas fríos. Contrariamente a algunas predicciones teóricas, inferimos de las detecciones actuales que los más numerosos tienen masas similares a Neptuno, y no parece haber el aumento esperado en el número en masas más bajas, "dijo el científico principal Daisuke Suzuki, investigador postdoctoral en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, y la Universidad de Maryland en el condado de Baltimore. "Concluimos que los planetas con masa de Neptuno en estas órbitas exteriores son aproximadamente 10 veces más comunes que los planetas con masa de Júpiter en órbitas similares a las de Júpiter".
La microlente gravitacional aprovecha los efectos de flexión de la luz de los objetos masivos predichos por la teoría general de la relatividad de Einstein. Ocurre cuando una estrella en primer plano, la lente, se alinea aleatoriamente con una estrella de fondo distante, la fuente, visto desde la Tierra. A medida que la estrella con lente se desplaza en su órbita alrededor de la galaxia, la alineación cambia de días a semanas, cambiando el brillo aparente de la fuente. El patrón preciso de estos cambios proporciona a los astrónomos pistas sobre la naturaleza de la estrella con lente, incluidos los planetas que pueda albergar.
"Principalmente determinamos la relación de masa del planeta a la estrella anfitriona y su separación, "dijo el miembro del equipo David Bennett, astrofísico en Goddard. "Para alrededor del 40 por ciento de los planetas con microlentes, podemos determinar la masa de la estrella anfitriona y por lo tanto la masa del planeta ".
Se han descubierto más de 50 exoplanetas utilizando microlentes en comparación con miles detectados por otras técnicas. como detectar el movimiento o la atenuación de una estrella anfitriona causada por la presencia de planetas. Debido a que las alineaciones necesarias entre las estrellas son raras y ocurren al azar, Los astrónomos deben monitorear millones de estrellas para detectar los cambios de brillo reveladores que señalan un evento de microlente.
Sin embargo, La microlente tiene un gran potencial. Puede detectar planetas cientos de veces más distantes que la mayoría de los otros métodos. permitiendo a los astrónomos investigar una amplia franja de nuestra galaxia, la Vía Láctea. La técnica puede localizar exoplanetas en masas más pequeñas y a mayores distancias de sus estrellas anfitrionas, y es lo suficientemente sensible como para encontrar planetas flotando a través de la galaxia por sí mismos, desatado a las estrellas.
Este gráfico traza 4, 769 exoplanetas y candidatos a planetas según sus masas y distancias relativas desde la línea de nieve, el punto donde el agua y otros materiales se congelan (línea vertical cian). La microlente gravitacional es particularmente sensible a los planetas de esta región. Los planetas están sombreados de acuerdo con la técnica de descubrimiento que se enumera a la derecha. Las masas de candidatos planetarios no confirmados de la misión Kepler de la NASA se calculan en función de sus tamaños. Para comparacion, el gráfico también incluye los planetas de nuestro sistema solar. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
Las misiones Kepler y K2 de la NASA han tenido un éxito extraordinario en la búsqueda de planetas que atenúan sus estrellas anfitrionas, con más de 2, 500 descubrimientos confirmados hasta la fecha. Esta técnica es sensible a los planetas cercanos pero no a los más distantes. Las encuestas de microlentes son complementarias, Lo mejor es sondear las partes externas de los sistemas planetarios con menos sensibilidad a los planetas más cercanos a sus estrellas.
"La combinación de microlentes con otras técnicas nos proporciona una imagen general más clara del contenido planetario de nuestra galaxia, ", dijo el miembro del equipo Takahiro Sumi de la Universidad de Osaka en Japón.
De 2007 a 2012, el grupo de observaciones de microlente en astrofísica (MOA), una colaboración entre investigadores de Japón y Nueva Zelanda, emitido 3, 300 alertas que informan a la comunidad astronómica sobre eventos de microlentes en curso. El equipo de Suzuki identificó 1, 474 eventos de microlentes bien observados, con 22 mostrando claras señales planetarias. Esto incluye cuatro planetas que nunca se informaron anteriormente.
Para estudiar estos eventos con mayor detalle, el equipo incluyó datos del otro gran proyecto de microlentes que operaba durante el mismo período, el Experimento óptico de lentes gravitacionales (OGLE), así como observaciones adicionales de otros proyectos diseñados para dar seguimiento a las alertas de MOA y OGLE.
A partir de esta información, los investigadores determinaron la frecuencia de los planetas en comparación con la relación de masa del planeta y la estrella, así como las distancias entre ellos. Para una estrella típica que alberga planetas con alrededor del 60 por ciento de la masa del sol, el típico planeta microlente es un mundo entre 10 y 40 veces la masa de la Tierra. Para comparacion, Neptuno en nuestro propio sistema solar tiene la masa equivalente a 17 Tierras.
Los resultados implican que es probable que los mundos fríos de masa de Neptuno sean los tipos de planetas más comunes más allá de la llamada línea de nieve. el punto donde el agua permaneció congelada durante la formación planetaria. En el sistema solar se cree que la línea de nieve se ubicó aproximadamente a 2,7 veces la distancia media de la Tierra al sol, colocándolo en el medio del cinturón de asteroides principal hoy.
Un artículo que detalla los hallazgos fue publicado en The Diario astrofísico el 13 de diciembre.
"Más allá de la línea de nieve, materiales que eran gaseosos más cerca de la estrella se condensan en cuerpos sólidos, aumentar la cantidad de material disponible para iniciar el proceso de construcción del planeta, ", dijo Suzuki." Aquí es donde creemos que la formación planetaria fue más eficiente, y también es la región donde la microlente es más sensible ".
Telescopio de estudio infrarrojo de campo amplio de la NASA (WFIRST), programado para lanzarse a mediados de la década de 2020, llevará a cabo una extensa encuesta de microlentes. Los astrónomos esperan que proporcione determinaciones de masa y distancia de miles de planetas, completando el trabajo iniciado por Kepler y proporcionando el primer censo galáctico de propiedades planetarias.
El Centro de Investigación Ames de la NASA gestiona las misiones Kepler y K2 para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) en Pasadena, California, gestionó el desarrollo de la misión Kepler. Ball Aerospace &Technologies Corporation opera el sistema de vuelo con el apoyo del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado en Boulder.
WFIRST se gestiona en Goddard, con participación de JPL, el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, el Centro de análisis y procesamiento de infrarrojos, también en Pasadena, y un equipo científico integrado por miembros de instituciones de investigación estadounidenses en todo el país.
